DE102008061743B4 - Process for the preparation of a hydraulically acting product - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Herstellung eines hydraulisch wirkenden Produktes, bei dem a. eine Basiskomponente in Form einer kohlenstoffhaltige Verbindung mit einem Kohlenstoffgehalt von mehr als 10 Gew.-% mit b. mindestens einem zusätzlichen Material, ausgewählt aus Ton, Ölschieferabbrand, Kalkstein, Gips und Verbrennungsrückständen aus Kohlekraftwerken, die einen Kohlenstoffgehalt von weniger als 10 Gew.-% aufweisen, vermischt wird und das Gemisch anschließend in einem Wirbelschichtofen bei einer Temperatur von 600 bis 900°C zu dem hydraulisch wirkenden Produkt gebrannt wird, wobei das mindestens eine zusätzliche Material in feuchtem Zustand mit einem Wassergehalt von bis zu 25 Gew.-% eingesetzt wird, um die Ofentemperatur auf unter 900°C abzusenken.Process for the preparation of a hydraulically acting product, in which a. a base component in the form of a carbonaceous compound having a carbon content of more than 10% by weight with b. at least one additional material selected from clay, oil shale burn, limestone, gypsum and combustion residues from coal power plants having a carbon content of less than 10 wt .-% is mixed, and then the mixture in a fluidized bed at a temperature of 600 to 900 ° C. is fired to the hydraulically acting product, wherein the at least one additional material is used in a wet state with a water content of up to 25 wt .-%, to lower the furnace temperature below 900 ° C.

Description

Die vorliegende Erfindung beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von hydraulisch wirkenden Produkten, wie Zement oder Zementersatzstoffen, auf der Basis von kohlenstoffhaltigen Verbindungen mit einem Kohlenstoffgehalt von mehr 10 Gew.-%, wobei die kohlenstoffhaltigen Verbindungen in einem Ofen bei einer Temperatur von 750 bis 900°C verbrannt werden.The present invention describes a process for the production of hydraulically acting products, such as cement or cement substitutes, based on carbonaceous compounds having a carbon content of more than 10 wt .-%, wherein the carbonaceous compounds in an oven at a temperature of 750 to 900 ° C to be burned.

Für die Herstellung von Zement oder Zementersatzstoffen werden kohlenstoffhaltige Verbindungen eingesetzt. Als derartiger Rohstoff wird häufig Ölschiefer eingesetzt, der als Sammelbegriff diejenigen tonigen Gesteine bezeichnet, die Bitumen oder Schwerstöle enthalten. Der Anteil an organischem Material, dem sog. Kerogen, liegt dabei je nach Vorkommen zwischen 10 und 30 Gew.-%.For the production of cement or cement substitutes carbonaceous compounds are used. As such raw material oil shale is often used, which refers to those clayey rocks containing bitumen or heavy oils as a collective term. The proportion of organic material, the so-called kerogen, depending on the occurrence between 10 and 30 wt .-%.

Wie in der DE 385 624 A beschrieben ist, wird bei der Herstellung von Zement aus Ölschiefer zunächst durch Schwelen das Öl aus dem Ölschiefer ausgetrieben. Anschließend wird die im Ölschiefer zurückgebliebene Kohle verbrannt, und es bildet sich eine kohlenstofffreie Zementmasse, die durch Mahlen in gebrauchsfertigen Zement überführt wird.Like in the DE 385 624 A is described in the production of cement from oil shale, the oil is first driven out of the oil shale by smoldering. Subsequently, the coal left behind in the oil shale is burned and a carbon-free cement mass is formed, which is converted into ready-to-use cement by grinding.

Aus der GB 951 211 A ist es zudem bekannt, dem Ölschiefer vor der Schwelung mineralische Substanzen, wie Kalk oder Ton, zuzumischen und die Mischung zu pelletieren und dann bei einer Temperatur von 400°C zu kalzinieren, um die organischen Bestandteile zu entfernen.From the GB 951 211 A It is also known to mix mineral oil substances such as lime or clay before the carbonization of the oil shale and to pellet the mixture and then to calcine it at a temperature of 400 ° C. in order to remove the organic constituents.

In Zusammenhang mit der zunehmenden Verknappung fossiler Rohstoffe erlangt auch die Energiegewinnung durch Verbrennen des Ölschiefers wachsende Bedeutung. Die Verbrennung erfolgt beispielsweise, wie in der DE 38 22 999 C1 beschreiben, über eine Wirbelschichtfeuerung. Dies ermöglicht einen sehr guten Wärmeaustausch und somit ein sehr homogenes Temperaturprofil über das gesamte Wirbelbett.In connection with the increasing scarcity of fossil raw materials, the generation of energy by burning the oil shale is becoming increasingly important. The combustion takes place, for example, as in the DE 38 22 999 C1 describe, via a fluidized bed combustion. This allows a very good heat exchange and thus a very homogeneous temperature profile over the entire fluidized bed.

Bei der Verbrennung des Ölschiefers im Ofen entsteht ein Produkt, welches Klinkerphasen enthält. Diese bestehen insbesondere aus Dicalciumsilicat und Monocalciumaluminat, es findet sich jedoch neben freiem Calciumoxid und Calciumsulfat auch ein größerer Anteil an puzzolanisch reagierenden Oxiden wie etwa Siliziumoxid. Das entstehende Produkt reagiert daher mit Wasser und Kalk zu einer wasserunlöslichen Verbindung, was Anwendungsmöglichkeiten als Zement oder Zementersatzstoff eröffnet.The burning of the oil shale in the furnace results in a product containing clinker phases. These consist in particular of dicalcium silicate and Monocalciumaluminat, but it is found in addition to free calcium oxide and calcium sulfate, a larger proportion of pozzolanic reactive oxides such as silica. The resulting product therefore reacts with water and lime to a water-insoluble compound, which opens up applications as a cement or cement substitute.

Bei der Verbrennung von Ölschiefer zur Herstellung von Zement oder Zementersatzstoffen bereitet jedoch der hohe Energieeintrag des Ölschiefers in den Ofen Probleme, da zur Erzielung eines hochwertigen Produktes Temperaturen unterhalb von 900°C benötigt werden, um die puzzolanischen und hydraulischen Eigenschaften für die spätere Verwendung zur Betonherstellung sicherzustellen.However, when burnt oil shale for producing cement or cement substitutes, the high energy input of the oil shale into the furnace poses problems, since temperatures below 900 ° C are needed to achieve a high quality product, the pozzolanic and hydraulic properties for later use in concrete production sure.

Es wurde daher auf verschiedene Weise versucht, die Temperatur im Ofen abzusenken. Häufig erfolgt die Temperaturkontrolle durch Energieaustrag aus dem Ofen mittels Membranwänden oder Tauchheizflächen, wie sie in der DE 34 47 186 A1 beschrieben sind. Die Tauchheizflächen werden in das Wirbelbett des Ofens oder eines separaten Wirbelbett-Kühlers eingetaucht und entziehen diesem durch Verdampfen eines Kondensats Energie. Der erzeugte Dampf kann an anderer Stelle wieder zur Energieerzeugung genutzt werden. Neben dem Nachteil erhöhter Investitionskosten durch eine vergrößerte Bauteilanzahl ist dabei jedoch vor allem der Kontakt dieser wärmeableitenden Bauteile mit dem heißen Feststoff problematisch, der zu einer schnellen Abnutzung der Kühlelemente führt. Weiterhin wird das Wirbelbett lokal abgekühlt, was zu einem inhomogeneren Produkt führen kann.It has therefore been tried in various ways to lower the temperature in the oven. Frequently, the temperature control is carried out by discharging energy from the furnace by means of membrane walls or Tauchheizflächen, as shown in the DE 34 47 186 A1 are described. The Tauchheizflächen are immersed in the fluidized bed of the furnace or a separate fluidized bed cooler and withdraw this by evaporation of a condensate energy. The generated steam can be used elsewhere for energy production. In addition to the disadvantage of increased investment costs due to an increased number of components, however, especially the contact of these heat-dissipating components with the hot solid is problematic, which leads to rapid wear of the cooling elements. Furthermore, the fluidized bed is cooled locally, which can lead to a more inhomogeneous product.

Eine ähnliche Problematik der inhomogenen Temperaturführung findet sich auch bei der Kühlung mit Quenchwasser, die zudem zusätzliche Vorrichtungen zum Entlüften des in großer Menge entstehenden Wasserdampfes erfordert.A similar problem of inhomogeneous temperature control is also found in the cooling with quench water, which also requires additional devices for venting the water vapor produced in large quantities.

Eine Absenkung der Ofentemperatur kann auch durch Erhöhung der Verbrennungsluftmenge und somit eine reduzierte lokale Dichte des Wirbelbettes oder durch Rauchgasrezirkulation erreicht werden. Nachteilig ist hierbei jedoch die geringere Raum-Zeit-Ausbeute und die deutlich vergrößerte Dimensionierung der Anlage.A lowering of the furnace temperature can also be achieved by increasing the amount of combustion air and thus a reduced local density of the fluidized bed or by flue gas recirculation. However, the disadvantage here is the lower space-time yield and the significantly increased dimensioning of the system.

Zur weiteren Verbesserung der Materialeigenschaften ist es etwa aus der EP 0 727 398 B2 bekannt, Zusatzstoffe in das durch Verbrennen erhaltene Produkt einzubringen. Als derartige Zusatzstoffe sind vor allem Calicumsulfat oder Calciumsulfoaluminat geeignet, jedoch können auch Aluminiumoxid, Phosponsäurederivate sowie eine Reihe von Polymeren verwendet werden. Ein solcherart entstandenes Endprodukt zeigt oft bauchemisch attraktive Eigenschaften, insbesondere in seiner Fähigkeit als Kompositzement mit geringen Abbindezeiten.To further improve the material properties, it is about from the EP 0 727 398 B2 known to introduce additives in the product obtained by burning. As such additives, especially calicum sulfate or calcium sulfoaluminate are suitable, but also alumina, phosphonic acid derivatives and a number of polymers can be used. An end product produced in this way often shows attractive chemical properties in terms of construction chemistry, in particular in its capacity as composite cement with low setting times.

Die DE 12 51 688 B beschreibt die Herstellung von Zementklinkern in einem Wirbelofen. Die Verwendung dieses Ofentyps führt dazu, dass auch Materialien mit vergleichsweise geringem Heizwert, insbesondere Ton und Kalkstein, verbrannt werden können. Es findet sich kein Hinweis auf die Verwendung von feuchten Edukten. Im Gegenteil wird auf die notwendige vorgeschaltete Austreibung von chemisch gebundenem Kondenswasser hingewiesen.The DE 12 51 688 B describes the production of cement clinker in a vortex furnace. The use of this type of furnace means that even materials with comparatively low calorific value, in particular clay and limestone, can be burned. There is no indication of the use of moist educts. On the contrary, attention is drawn to the necessary upstream expulsion of chemically bound condensed water.

Auch die DE 24 20 121 A1 befasst sich mit der Verwendung von Einsatzstoffen mit geringem Heizwert. Diese Materialien sollen bereits in die vom Drehrohrofen zur untersten Stufe der Vorwärmung führende Gasleitung eingebracht und dort verbrannt werden, um so ohne zusätzliche Brennkammer heißes Gas für den Betrieb des Ofens zu erzeugen. Die Einbringung von Materialien mit einem Restwassergehalt wird nicht erwähnt. Also the DE 24 20 121 A1 deals with the use of feedstocks with low calorific value. These materials should already be introduced into the leading from the rotary kiln to the lowest stage of preheating gas line and burned there, so as to produce without additional combustion chamber, hot gas for the operation of the furnace. The introduction of materials with a residual water content is not mentioned.

Aus der DE 603 02 138 T2 ist der Einsatz von Flugasche und Zementbodenstaub bei der Herstellung von Klinkermaterialien bekannt, allerdings werden auch hier alle Materialien trocken eingebracht. Es wird auf die Problematik der Einbringung von Feuchtigkeit in den Prozess hingewiesen.From the DE 603 02 138 T2 The use of fly ash and cement floor dust in the production of clinker materials is known, but also here all materials are introduced dry. Attention is drawn to the problem of introducing moisture into the process.

Die DE 198 33 447 C2 geht auf die Verwendung von Ruß und anderen Abfallstoffen im Rahmen eines Zementherstellungsverfahren ein. Auch hier kann das Material nicht feucht in das Verfahren eingebracht werden, vielmehr ist bei entsprechendem Wassergehalt die Zwischenschaltung einer Vortrocknung vorgesehen.The DE 198 33 447 C2 addresses the use of soot and other waste materials in a cement production process. Again, the material can not be introduced moist into the process, but the interposition of a predrying is provided with appropriate water content.

Aus der DE 196 22 591 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung von Portlandzementklinker bekannt, bei dem Abfallstoffe aus der Papierindustrie verwendet werden. Dadurch kann eine sowohl stoffliche als auch thermische Verwertung dieser eingesetzten Stoffe erfolgen, obwohl diese Abfallstoffe noch einen Wassergehalt von 35–65% aufweisen. Das Material wird direkt in die Primäraufgabe oder das Nebenabwärmesystem des verwendeten Drehrohrofens eingegeben, was eine explosionsartige Verdampfung des enthaltenen Wassers zur Folge hat, durch die der Feststoff in feinen Partikeln im gesamten Ofensystem verteilt und so vollständig verbrannt wird.From the DE 196 22 591 A1 there is known a process for the production of Portland cement clinker which utilizes wastes from the paper industry. This can be a both material and thermal recovery of these substances used, although these waste materials still have a water content of 35-65%. The material is fed directly into the primary or secondary waste heat system of the rotary kiln used, resulting in an explosive evaporation of the water contained, which distributes the solid in fine particles throughout the kiln system and thus completely burns it.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, bei der Herstellung von hydraulisch wirkenden Produkten aus Rohmaterialien mit einem hohen Heizwert eine gleichmäßige Absenkung der Ofentemperatur ohne apparativen Mehraufwand zu ermöglichen.The object of the present invention is therefore to allow a uniform reduction of the furnace temperature without additional equipment in the production of hydraulically acting products from raw materials with a high calorific value.

Diese Aufgabe wird mit der Erfindung im Wesentlichen durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved with the invention essentially by the features of claim 1.

Alle zusätzlichen Materialien sind dabei stofflich so beschaffen, dass sie inert oder heizwertarm sind und dadurch die durch die Verbrennung der kohlenstoffreichen Rohmaterialien im Ofen entstehende Temperatur durch eine Verdünnung der festen Phase absenken. Damit wird zwar die Raum-Zeit-Ausbeute hinsichtlich des Energieertrages gesenkt, die reine Energieausbeute bezogen auf das Edukt aber konstant gehalten. Durch die Beimischung zusätzlicher Materialien wird der Produktausstoß bezogen auf die eingesetzte Menge des kohlenstoffreichen Rohmaterials erhöht. Zudem lassen sich Materialeigenschaften des entstehenden Produktes gezielt variieren.All additional materials are materially inert, or low in calorific value, thereby lowering the temperature created by the combustion of the high-carbon raw materials in the furnace by dilution of the solid phase. Although this reduces the space-time yield in terms of energy yield, the pure energy yield relative to the starting material is kept constant. The addition of additional materials increases the product output relative to the amount of carbon-rich raw material used. In addition, material properties of the resulting product can be specifically varied.

Zusatzstoffe können bereits vor oder nach einer thermischen Behandlung Zementeigenschaften aufweisen. Unter Zementeigenschaften wird hierbei verstanden, dass es sich um ein hydraulisch wirkendes Bindemittel, insbesondere für Mörtel und Beton handelt, welches bei Zugabe von Wasser durch Hydratation wasser- und bevorzugt auch raumbeständig aushärtet.Additives may already have cement properties before or after a thermal treatment. Under cement properties is understood here that it is a hydraulically acting binder, in particular for mortar and concrete, which hardens by addition of water by hydration water and preferably also resistant to space.

Das kohlenstoffhaltige Material ist dabei in einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung Ölschiefer, der einen hohen Heizwert hat. Es ist aber auch möglich, aus Verbrennungsrückstände wie Aschen oder Ruße, insbesondere auch Verbrennungsrückstände aus Kohlekraftwerken, mit vergleichsweise hohem Kohlenstoffgehalt einzusetzen. Der Kohlenstoffgehalt liegt dabei bei mehr als 10 Gew.-%, bevorzugt bei mehr als 15 Gew.-% und besonders bevorzugt bei mehr als 20 Gew.-%.The carbonaceous material is in a particularly preferred embodiment of the invention oil shale, which has a high calorific value. But it is also possible to use from combustion residues such as ashes or soot, in particular combustion residues from coal power plants, with a comparatively high carbon content. The carbon content is more than 10 wt .-%, preferably more than 15 wt .-% and particularly preferably more than 20 wt .-%.

Braunkohle als minderwertige Kohle mit einem hohen Feuchtigkeitsgehalt von zumeist mehr als 50 Gew.-% eignet sich ebenfalls zum erfindungsgemäßen Einsatz als zu brennendes Material.Lignite as a low-grade coal with a high moisture content of mostly more than 50 wt .-% is also suitable for use according to the invention as a burning material.

Um die Handhabung und die apparative Gestaltung zu vereinfachen, wird das zusätzliche Material mit dem zu brennenden Material vermischt, bevor es mit diesem in den Ofen eingebracht wird. Dadurch wird eine homogene Mischung in den Ofen eingebracht, die auch zu einem homogenen Temperaturprofil im Ofen führt.In order to simplify the handling and the apparatus design, the additional material is mixed with the material to be burned before it is introduced into the oven with this. As a result, a homogeneous mixture is introduced into the furnace, which also leads to a homogeneous temperature profile in the furnace.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann die Ofentemperatur zusätzlich durch eine angeschlossene Kreislaufkühlung beeinflusst werden. Die dort herrschenden Temperaturen der Feststoffströme entsprechen in etwa denen der angestrebten Ofentemperatur. Das zusätzlich in den Prozess eingebrachte inerte oder heizwertarme Material kann bei einer Weiterbildung der Erfindung an einer Stelle dieses Kühlkreislaufes vor, in oder nach dem Kühler in den Feststoffstrom eingebracht werdenIn a further embodiment of the invention, the oven temperature can be additionally influenced by a connected circuit cooling. The prevailing temperatures of the solid streams correspond approximately to those of the desired furnace temperature. The additionally introduced into the process inert or Heizärwertarme material can be introduced in a development of the invention at a point of this cooling circuit before, in or after the cooler in the solids flow

In einer Ausführung der Erfindung wird Ton zugefügt, der in der Zementherstellung als natürlich vorkommendes Rohmaterial eingesetzt wird und über puzzolanische Eigenschaften verfügt.In one embodiment of the invention clay is added which is used in cement production as a naturally occurring raw material and has pozzolanic properties.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht die Zugabe von Ölschieferabbrand vor, der besonders bevorzugt als Rückstand von Staubfeuerungen entstanden ist und in der Regel einen Restkohlenstoffanteil von 2 bis 5 Gew.-% oder mehr aufweist. Neben hydraulischen Eigenschaften als Aluminat-, Silikat- und Eisenoxidträger ermöglicht die Beimischung von Ölschieferabbrand die Entsorgung (Recycling) eines Abfallproduktes und bietet daher in besonderem Maße einen wirtschaftlichen Vorteil.A further embodiment of the invention provides for the addition of oil shale burn-up, which is particularly preferably produced as a residue of dust firing and generally has a residual carbon content of 2 to 5 wt .-% or more. In addition to hydraulic properties as aluminate, silicate and iron oxide supports the Admixture of oil shale waste the disposal (recycling) of a waste product and therefore offers a particular economic advantage.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung betrifft die Zugabe von kohlenstoffarmen Verbrennungsrückständen aus Kohlekraftwerken, insbesondere der sog. Bottom-Ash, welche eine ähnliche Zusammensetzung wie der Ölschieferabbrand und ebenfalls hydraulische Eigenschaften aufweisen. Noch stärker als bei dem Einsatz von Ölschieferabbrand ist hier die Entsorgung eines Problemabfallstoffes zu betonen, da derartige Verbrennungsrückstände momentan auf Deponien entsorgt werden. Der Kohlenstoffgehalt dieser Verbindungen liegt dabei erfindungsgemäß unter 10 Gew.-%, bevorzugt unter 5 Gew.-% und besonders bevorzugt unter 2,5 Gew.-%.A further embodiment of the invention relates to the addition of low-carbon combustion residues from coal power plants, in particular the so-called. Bottom-Ash, which have a similar composition as the oil shale burn and also hydraulic properties. Even more so than in the use of oil shale burnout here is the disposal of a problem waste material to emphasize, since such incineration residues are currently disposed of in landfills. The carbon content of these compounds is according to the invention below 10 wt .-%, preferably below 5 wt .-% and particularly preferably below 2.5 wt .-%.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung beinhaltet die Zugabe von Kalkstein, wodurch sowohl der Schwefelgehalt reduziert wird, indem der Kalkstein entsäuert wird und das sich bildende Kalziumoxid anschließend mit Schwefeloxiden reagiert, als auch die Bindefähigkeit des Produktes gesteigert werden kann.Another embodiment of the invention involves the addition of limestone, which both reduces the sulfur content by deacidifying the limestone and then reacting the resulting calcium oxide with sulfur oxides, as well as increasing the bonding ability of the product.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung beschreibt die Zugabe von Gips, der im entstehenden Endprodukt als Bindeverzögerer wirkt.Another embodiment of the invention describes the addition of gypsum, which acts as a binding retardant in the resulting end product.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass die oben beschriebenen Varianten der zusätzlichen Materialien auch in beliebiger Kombination miteinander dem Ölschiefer zugemischt werden können.It is within the scope of the invention that the above-described variants of the additional materials can be added to the oil shale in any combination with each other.

Die Erfindung sieht die Zugabe von mindestens einem der beigemischten Materialien in feuchtem Zustand vor. Der Wassergehalt dieses Materials liegt bei bis zu 25 Gew.-%, bevorzugter Weise bei bis zu 15 Gew.-% und führt durch Kalzinierung und/oder Verdampfung zu einem zusätzlichen Energieaustrag aus dem Ofen, wodurch gleichzeitig der Anteil des beigemischten Materials abgesenkt werden kann.The invention provides for the addition of at least one of the admixed materials in the wet state. The water content of this material is up to 25 wt .-%, preferably up to 15 wt .-% and leads by calcination and / or evaporation to an additional energy discharge from the oven, whereby at the same time the proportion of the admixed material can be lowered ,

In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist zudem vorgesehen, dass der Feststoffstrom bestehend aus dem Ölschiefer und dem beigemischten Zusatzmaterial vor dem Eintritt in den Brennofen erwärmt wird. In diesem Zusammenhang sind auch andere Vorbehandlungen wie etwa eine Vorwärmung einzelner Komponenten denkbar.In a preferred embodiment of the invention, it is additionally provided that the solids stream consisting of the oil shale and the admixed additional material is heated before it enters the kiln. In this context, other pretreatments such as preheating of individual components are conceivable.

Es zeigen:Show it:

1 schematisch eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und 1 schematically a plant for carrying out the method according to the invention and

2 die abzuleitende Energie in Abhängigkeit von der Menge des eingesetzten inerten Materials (Ton, Feuchte 20 Gew.-%). 2 the energy to be dissipated depending on the amount of inert material used (clay, moisture 20 wt .-%).

In 1 ist schematisch eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt.In 1 schematically a plant for carrying out the method according to the invention is shown.

In einem Mischbehälter 1 werden Ölschiefer und Ton gemischt und dann über eine Zufuhrleitung 2 einem Wirbelschichtofen 3 zugeführt, in dem die Mischung bei einer Temperatur von bspw. 800°C gebrannt wird. Die Mischung kann auch durch ein gemeinsames Vermahlen oder eine andere Art der Vorpräparation erfolgen kann.In a mixing container 1 oil shale and clay are mixed and then via a supply line 2 a fluidized bed furnace 3 fed, in which the mixture is fired at a temperature of, for example, 800 ° C. The mixture can also be done by co-grinding or another type of pre-preparation.

Der Ton wird bei der im Ofen durch die Verbrennung der organischen Komponenten des Ölschiefers erzeugten Temperatur getrocknet und kalziniert. Die Mengen des in den Ofen eingebrachten Ölschiefers und Tons werden anhand der für die Verbrennung, Trocknung und Kalzinierung notwendigen Energiemenge bestimmt.The clay is dried and calcined at the temperature generated in the furnace by the combustion of the organic components of the oil shale. The quantities of oil shale and clay put into the kiln are determined by the amount of energy required for combustion, drying and calcining.

Nach der Verbrennung und Kalzinierung werden die Feststoffe über eine Abfuhrleitung 4 aus dem Ofen 3 abgezogen und ggf. nach weiteren Aufbereitungsschritten, wie Mahlen und Vermischen mit Zementklinker als Zement eingesetzt und bspw. bei der Betonherstellung verwendet.After combustion and calcination, the solids are removed via a discharge line 4 from the oven 3 deducted and, if necessary, after further treatment steps, such as grinding and mixing with cement clinker used as cement and, for example, used in concrete production.

Die Feststoffe können vor oder nach der Mischung in dem Mischbehälter 3 bspw. in einem Venturi-Vorwärmer 5 vorgewärmt werden.The solids may be added before or after mixing in the mixing vessel 3 for example in a venturi preheater 5 to be preheated.

Anstelle der dargestellten stationären Wirbelschicht im Ofen 3 können selbstverständlich auch eine zirkulierende Wirbelschicht oder eine Ringwirbelschicht für die Verbrennung des Materials eingesetzt werden.Instead of the illustrated stationary fluidized bed in the oven 3 Of course, a circulating fluidized bed or an annular fluidized bed can also be used for the combustion of the material.

Anstelle des Tons können auch Kalkstein, Gips, Ölschieferabbrand und/oder Verbrennungsrückstände aus Kraftwerken zugegeben werden.Instead of clay and limestone, gypsum, oil shale burn and / or combustion residues from power plants can be added.

Beispielexample

Für die Produktion von 12 t/h gebranntem Ölschiefer werden 16 t/h Ölschiefer mit einer Feuchte von 7 Gew.-% und einer Eintrittstemperatur 25°C in einen Ofen, bspw. einen Wirbelschichtofen, eingebracht. Unter der Annahme eines Heizwertes von 3400 kJ/kg ist eine Abfuhr von 4,3 MW notwendig, um die Ofentemperatur unter der produktschädigenden Temperatur von 900°C zu halten.For the production of 12 t / h of fired oil shale, 16 t / h of oil shale with a moisture content of 7% by weight and an inlet temperature of 25 ° C. are introduced into an oven, for example a fluidized-bed furnace. Assuming a calorific value of 3400 kJ / kg, a drain of 4.3 MW is required to keep the furnace temperature below the product-damaging temperature of 900 ° C.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird dem Ölschiefer Ton mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 20 Gew.-% beigemengt. Mit der zur Verfügung stehenden Energiemenge von 4,3 MW können im Ofen etwa 3200 kg/h des Tons getrocknet und kalziniert werden.According to the method of the invention, the oil shale clay is added with a moisture content of 20 wt .-%. With the available amount of energy of 4.3 MW, approximately 3200 kg / h of the clay can be dried and calcined in the kiln.

2 zeigt in diesem Zusammenhang die Abnahme der im Ofen vorhandenen abzuleitenden Energie in Abhängigkeit von der eingesetzten Menge des feuchten Tons für den angenommenen Feuchtegehalt von 20 Gew.-%. 2 shows in this connection the decrease of the energy to be dissipated in the oven as a function of the amount of wet clay used for the assumed moisture content of 20% by weight.

Die Verwendung des Produktgemisches als Zementersatzstoff ist möglich. Die erzielte Produktmenge kann damit durch die Erfindung bei gleichem Ölschiefereintrag auf 15,2 t/h gesteigert werden. Soll dagegen die Gesamtproduktmenge von 12 t/h konstant gehalten werden, müssen nur etwa 9,475 t/h Ölschiefer und 2,525 t/h Ton eingesetzt werden.The use of the product mixture as a cement substitute is possible. The achieved product quantity can thus be increased by the invention with the same oil slate entry to 15.2 t / h. If, on the other hand, the total product volume of 12 t / h is kept constant, only about 9.475 t / h of oil shale and 2.525 t / h of clay have to be used.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Mischbehältermixing tank
22
Zufuhrleitungsupply line
33
Ofenoven
44
Abzugsleitungwithdrawal line
55
Vorwärmerpreheater

Claims (6)

Verfahren zur Herstellung eines hydraulisch wirkenden Produktes, bei dem a. eine Basiskomponente in Form einer kohlenstoffhaltige Verbindung mit einem Kohlenstoffgehalt von mehr als 10 Gew.-% mit b. mindestens einem zusätzlichen Material, ausgewählt aus Ton, Ölschieferabbrand, Kalkstein, Gips und Verbrennungsrückständen aus Kohlekraftwerken, die einen Kohlenstoffgehalt von weniger als 10 Gew.-% aufweisen, vermischt wird und das Gemisch anschließend in einem Wirbelschichtofen bei einer Temperatur von 600 bis 900°C zu dem hydraulisch wirkenden Produkt gebrannt wird, wobei das mindestens eine zusätzliche Material in feuchtem Zustand mit einem Wassergehalt von bis zu 25 Gew.-% eingesetzt wird, um die Ofentemperatur auf unter 900°C abzusenken.Process for the preparation of a hydraulically acting product, in which a. a base component in the form of a carbonaceous compound having a carbon content of more than 10 wt .-% with b. at least one additional material selected from clay, oil shale burn, limestone, gypsum and combustion residues from coal power plants having a carbon content of less than 10% by weight, is then mixed and the mixture is then fired in a fluidized bed furnace at a temperature of 600 to 900 ° C to the hydraulically acting product, wherein the at least one additional material is used in a wet state with a water content of up to 25 wt .-% to lower the oven temperature to below 900 ° C. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als kohlenstoffhaltige Verbindung Ölschiefer eingesetzt wird.A method according to claim 1, characterized in that oil shale is used as the carbonaceous compound. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als kohlenstoffhaltige Verbindung Aschen mit einem Kohlenstoffgehalt von mehr als 10 Gew.-% eingesetzt werden.A method according to claim 1, characterized in that as a carbonaceous compound ashes with a carbon content of more than 10 wt .-% are used. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als kohlenstoffhaltige Verbindung Ruße mit einem Kohlenstoffgehalt von mehr als 10 Gew.-% eingesetzt werden.A method according to claim 1, characterized in that are used as the carbonaceous compound carbon blacks having a carbon content of more than 10 wt .-%. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als kohlenstoffhaltige Verbindung Verbrennungsrückstände aus Kohlekraftwerken mit einem Kohlenstoffgehalt von mehr als 10 Gew.-% eingesetzt werden.A method according to claim 1, characterized in that are used as the carbonaceous compound combustion residues from coal power plants with a carbon content of more than 10 wt .-%. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als kohlenstoffhaltige Verbindung Braunkohle eingesetzt wird.A method according to claim 1, characterized in that lignite is used as the carbonaceous compound.
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